一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统及方法，属于钢铁冶金技术领域。本发明专利技术长水口的特征在于改变中间部位形状，在长水口中间形成贮流区，同时在贮流区设置一圈吹氩孔，本发明专利技术的长水口可同时实现钢液密封防止吸氮和吹氩搅拌脱气，实现了密封功能有效防止钢水吸气，还可利用长水口管径突变引起的钢水散流与氩气充分接触，以达到脱除钢中气体目的；钢水液位测量仪用于测量钢水的液面位置，控流盘口用于控制钢水的流动，凹形塞棒用于控制汇流漩涡的产生，自动升降机构用于控制凹形塞棒的位置可有效地防止回流漩涡的形成，提高了钢液的洁净度。

A system and method for improving molten steel cleanliness of tundish under unsteady state

The invention discloses a system and a method for improving the cleanliness of tundish in molten steel under unsteady state condition, which belongs to the technical field of iron and steel metallurgy. The long water port of the invention is characterized by changing the shape of the middle part, forming a storage area in the middle of the long water inlet, and setting a circle of argon blowing holes in the storage area. The long water port of the invention can simultaneously realize the steel liquid seal to prevent the gas suction and argon stirring degassing, thus the sealing function is realized to prevent the gas from suction effectively, and the pipe diameter of the long water nozzle can be used. The molten steel flow caused by the mutation is in full contact with argon in order to remove the gas in the steel. The liquid level measuring instrument is used to measure the liquid level of the molten steel. The flow control plate is used to control the flow of the molten steel. The concave stopper is used to control the formation of the confluence whirlpool. The automatic lifting mechanism is effective for controlling the position of the concave stopper. Prevent the formation of reflux vortex and improve the cleanliness of molten steel.

【技术实现步骤摘要】
一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统及方法
本专利技术涉及钢铁冶金
，更具体地说，涉及一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统及方法。
技术介绍
在连铸过程中，中间包有开浇、换钢包前后、浇铸结束等非稳态过程。非稳态过程时中间包内钢水液面波动较大、拉速变化频繁以及不同钢种混浇等浇铸状态。由于此状态钢水温度变化、二次氧化及湍流卷渣相比稳态时严重，因而对铸坯质量有着显著的影响。有研究表明在非稳态条件下钢液中T[O]明显高于稳定浇注，夹杂物大小和数量明显上升，从而使铸坯质量普遍下降，由于连铸非稳态过程中显著地影响到钢水的洁净度，因此加强对非稳态浇铸的控制是提高钢水洁净度的关键点之一。分析表明在非稳态浇铸期间：开浇、换钢包和浇铸结束，由于二次氧化卷渣等原因，使钢水的洁净度指标恶化严重。非稳态浇注中下渣、卷渣的发生主要是由于中间包液面下降而在浸入式水口处产生汇流漩涡导致的。汇流旋涡是在容器排流过程中，当液面下降到一定高度(一般称为临界高度或旋涡高度)时发生的。对于炼钢生产而言，这种汇流旋涡卷渣危害在于：(1)汇流漩涡在液位较高时出现，达到临界高度就会发生；(2)熔渣处于漩涡中心，难以鉴别；(3)它能强烈地促进渣钢乳化。对于非稳态中下渣、卷渣的防止目前冶金工作者主要集中在最低浇注液面的研究，而对于中间包水口处改进以控制水口产生汇流漩涡研究较少。另一方面，随着社会经济与科技的发展，对钢材的性能要求日益提高。如何有效防止和最大程度去除夹杂物以提高钢水洁净度是目前研究的主要方向。可从两个方面对铸坯的洁净度进行控制，一方面是尽可能通过各种方式去除钢水中的夹杂物，另一方面是减少冶炼和浇注过程中夹杂物的进入和产生，特别是钢水吸气问题，钢水吸气可带来两个危害，一个危害是钢水二次氧化，即钢水中的酸溶铝等元素被氧化成氧化物，另一个危害是导致钢水中氮元素含量的增加。随着精炼技术水平的提高，去除钢水中夹杂物已经达到较高的水平，目前，防止浇注过程中的钢水吸气变得越来越重要。氮元素在钢中是固溶强化元素，会导致时效和蓝脆等现象，还能与钛、铝等生成较为尖锐的夹杂物；钢中的氮会降低钢材的韧性、塑性、焊接性能等等。钢水中的氮含量在炼钢终点时含量最低，钢水中的氮元素增高主要是之后的精炼和浇注过程中吸气导致的。因此，为了防止浇注过程中的吸气，需要采取保护浇注来防止钢水吸氮。钢水中脱氧多采用铝进行脱氧，为了获得较低的溶解氧，一般控制酸溶铝含量在0.025-0.045％之间，而一些高铝钢如38CrMoAl酸溶铝含量更是高达0.7-1.1％。如果在浇注过程中钢水吸气，钢水中的酸溶铝就会与空气中的氧生成氧化铝夹杂物，从而在浇注时引起水口堵塞、蓄流等一系列问题。为了防止钢包转运和浇注过程中的吸气提高钢水纯净度，目前在连铸生产过程中，普遍采用大包水口与大包长水口吹氩密封来实现大包保护浇注。但二者之间的接缝处容易因为浇注的钢流引起的负压而吸入空气，从而导致钢水中氮含量和氧含量的增加。使用透气环式吹氩密封方式主要存在后期效果差和溢钢时容易堵塞等缺点，而密封垫圈则存在易损坏和密封效果不稳定等缺点。目前已有一些专利利用长水口进行吹氩以利用大包势能，如专利技术专利CN102864283A，专利名称为：一种洁净钢用吹氩长水口；该申请案在长水口内侧壁与外侧壁之间设置一个与吹氩导管连通的环形气室；环形气室往水口内侧壁的径向延伸方向，水口内侧壁上还开设有多个连通水口内部与环形气室的透气孔。该申请案氩气通过吹氩接管吹入气室，氩气在气室内通过各个透气孔吹入钢液中，在水口内壁可产生数量更多的小气泡，同时钢液流动的速度梯度产生的剪切力可将小气泡击碎成更细小气泡。小气泡俘获夹杂物进入中间包后迅速上浮，被中间包覆盖剂吸附，提高铸坯的清洁度。专利技术专利CN104139179A，专利名称为：一种多功能吹氩长水口，该申请案也提出改进吹氩长水口以便更好的进行氩气密封和利用大包势能产生小气泡。然而，上述申请案均是对长水口吹氩部分进行的技术改进，并没有对长水口进行改进和创新。专利技术专利CN102864283A在长水口上端设置台阶状漏斗，也主要是为了长水口能够更好的与钢包对接，更好的包裹钢包，达到更好的密封效果，并不能起到很好的耗散钢水势能的作用。中国专利号ZL201621488358.4，授权公告日为2017年7月14日，专利技术创造名称为：一种浸入式开浇用钢包长水口；该申请案长水口本体的顶部设有碗口，所述碗口与内腔相联通，长水口本体下端内腔直径大于长水口本体上端的内腔直径，内腔呈喇叭口状。该申请案扩大了钢包长水口本体下端内腔体积，即使开浇时有残留空气，受热膨胀压力很小，不会对长水口与钢包出口间密封形成冲击，避免从长水口与钢包出口间密封泄漏，提高了开浇质量。但该申请案主要依赖长水口本体下端设置的喇叭口结构避免形成冲击，钢水在经过长水口的最后时刻才能进一步散开，耗散钢水势能比较被动，效果不理想；且为了不产生较大的冲击深度，下端喇叭口结构截面积会设计的较大，长水口在结构设计上存在缺陷。专利申请号201220256725.3，申请日为2012年6月2日，专利技术创造名称为：中间包用水口控流装置；该申请案包括塞棒和水口，水口固定在中间包的包体底部，水口的中部设有流道，在水口正上方设有塞棒，塞棒位于包体腔内，在水口的上部设有向包体内腔凸起的凸台，塞棒的下端设有凹槽，凹槽罩在凸台的外壁上。该申请案能够有效的控制钢水流量，防止水口堵塞。但该申请案自动化程度不高，不便于控制。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术针对
技术介绍
所提出的问题，提供了一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统及方法，本专利技术通过在长水口中部设置贮流区耗散钢水势能，而且在该区吹入氩气，氩气上升至密封区形成微正压的氩气气氛，有效防止钢水吸气；利用贮流区钢水耗散的动能将氩气打碎成小气泡，并由钢水携带进入中间包以进一步去除夹杂物；长水口出口呈喇叭口状，进一步耗散钢水势能以减轻对中间包钢水的冲击；另一方面，通过对水口控流装置的结构改进，使钢液从凹形塞棒与控流盘口之间进入，通过调节凹形塞棒与控流盘口之间的间隙最大程度地防止了回流漩涡的形成，达到最终净化钢水的目的。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统，包括长水口本体、中间包和水口控流装置，所述的长水口本体一端设置碗口，该碗口对接钢包出水口，且碗口与钢包出水口之间设置密封垫圈，长水口本体内部设有中空内腔；长水口本体中部内腔直径大于两端内腔直径，形成贮流区；所述的长水口本体出口设置喇叭口，喇叭口对接中间包，所述的水口控流装置包括自动升降机构、塞棒、钢水液位测量仪和控流盘口，所述的控流盘口内部中空，该控流盘口穿过中间包底部，伸入中间包内部，控流盘口底部连接浸入式水口；控流盘口的上方安装塞棒，且在塞棒上安装自动升降机构，该自动升降机构控制塞棒沿竖直方向运动，所述的钢水液位测量仪安装在中间包上部。作为本专利技术更进一步的改进，所述的贮流区靠近碗口的一端侧壁上设置有吹氩孔，吹氩导管连接吹氩孔，氩气通过吹氩导管吹入长水口贮流区。作为本专利技术更进一步的改进，所述的吹氩导管沿贮流区侧壁周向间隔设置4-6个。作为本专利技术更进一步的改进，所述的贮流区侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统，包括长水口本体(3)、中间包(10)和水口控流装置，所述的长水口本体(3)一端设置碗口，该碗口对接钢包出水口(1)，且碗口与钢包出水口(1)之间设置密封垫圈(2)，长水口本体(3)内部设有中空内腔；其特征在于：长水口本体(3)中部内腔直径大于两端内腔直径，形成贮流区(5)；所述的长水口本体(3)出口设置喇叭口(6)，喇叭口(6)对接中间包(10)，所述的水口控流装置包括自动升降机构(7)、塞棒(8)、钢水液位测量仪(9)和控流盘口(11)，所述的控流盘口(11)内部中空，该控流盘口(11)穿过中间包(10)底部，伸入中间包(10)内部，控流盘口(11)底部连接浸入式水口(12)；控流盘口(11)的上方安装塞棒(8)，且在塞棒(8)上安装自动升降机构(7)，该自动升降机构(7)控制塞棒(8)沿竖直方向运动，所述的钢水液位测量仪(9)安装在中间包(10)上部。

【技术特征摘要】
1.一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统，包括长水口本体(3)、中间包(10)和水口控流装置，所述的长水口本体(3)一端设置碗口，该碗口对接钢包出水口(1)，且碗口与钢包出水口(1)之间设置密封垫圈(2)，长水口本体(3)内部设有中空内腔；其特征在于：长水口本体(3)中部内腔直径大于两端内腔直径，形成贮流区(5)；所述的长水口本体(3)出口设置喇叭口(6)，喇叭口(6)对接中间包(10)，所述的水口控流装置包括自动升降机构(7)、塞棒(8)、钢水液位测量仪(9)和控流盘口(11)，所述的控流盘口(11)内部中空，该控流盘口(11)穿过中间包(10)底部，伸入中间包(10)内部，控流盘口(11)底部连接浸入式水口(12)；控流盘口(11)的上方安装塞棒(8)，且在塞棒(8)上安装自动升降机构(7)，该自动升降机构(7)控制塞棒(8)沿竖直方向运动，所述的钢水液位测量仪(9)安装在中间包(10)上部。2.根据权利要求1所述的一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统，其特征在于：所述的贮流区(5)靠近碗口的一端侧壁上设置有吹氩孔，吹氩导管(4)连接吹氩孔，氩气通过吹氩导管(4)吹入长水口贮流区(5)。3.根据权利要求2所述的一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统，其特征在于：所述的吹氩导管(4)沿贮流区(5)侧壁周向间隔设置4-6个。4.根据权利要求2所述的一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统，其特征在于：所述的贮流区(5)侧壁上，距离贮流区(5)与上端长水口本体(3)交界位置30cm处设有至少一排沿周向均匀分布的吹氩导管(4)，每排设置4-6个吹氩导管(4)。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种提高中间包在非稳态状态下钢水洁净度的系统，其特征在于：所述的贮流区(5)设置在距离碗口下部140-170cm处，贮流区(5)内腔直径为两端长水口本体(3)内腔直径的1.3-1.8倍。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮其宣，范鼎东，李娜，李杰，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34